Транзистор с диффузным переходом - Diffused junction transistor

А транзистор с диффузным переходом это транзистор, образованный рассеивающим присадки в полупроводник субстрат. Процесс диффузии получил развитие позже, чем сплав сплава и выросший перекресток процессы изготовления биполярных переходных транзисторов (БЮТ).

Bell Labs разработал первый прототип биполярных транзисторов с диффузным переходом в 1954 году.[1]

Транзистор с диффузной базой

Первые транзисторы с диффузным переходом были транзисторы с диффузной базой. У этих транзисторов все еще были эмиттеры из сплава, а иногда и коллекторы из сплава, как в более ранних транзисторах с переходом из сплава. В подложку распылялась только основа. Иногда подложка образовывала коллектор, но в транзисторах вроде Philco с диффузионные транзисторы из микролитров субстрат составлял основную часть основания.

Двойная диффузия

В Bell Labs Кэлвин Саутер Фуллер дали базовое физическое представление о способах прямого формирования эмиттера, базы и коллектора путем двойной диффузии. Этот метод был кратко изложен в истории науки Bell:[2]

"Фуллер показал, что акцепторы низкого атомный вес распространяются быстрее, чем доноры, что сделало возможными n – p – n-структуры за счет одновременной диффузии доноров и акцепторов с соответственно различными поверхностными концентрациями. Первый n-слой (эмиттер) образовался из-за большей поверхностной концентрации донора (например, сурьма ). Основание образовалось за его пределами из-за более быстрой диффузии акцептора (например, алюминий ). Появилась внутренняя (коллекторная) граница базы, где рассеянный алюминий больше не компенсировал фоновое легирование n-типа исходного кремний. Базовые слои полученных транзисторов имели толщину 4 мкм. ... Полученные транзисторы имели частота среза 120 МГц ».

Меза-транзистор

Сравнение мезы (слева) и планарной (Хёрни, справа) технологий. Размеры показаны схематично.

Инструменты Техаса сделал первые кремниевые транзисторы с выращенным переходом в 1954 году.[3] Рассеянный кремний меза-транзистор был разработан в Bell Labs в 1955 году и стал коммерчески доступным Fairchild Semiconductor в 1958 г.[4]

Эти транзисторы первыми имели как рассеянные базы, так и рассеянные эмиттеры. К сожалению, как и у всех более ранних транзисторов, край перехода коллектор-база был оголен, что делало его чувствительным к утечкам из-за поверхностного загрязнения, что требовало герметичные уплотнения или же пассивация для предотвращения ухудшения характеристик транзистора с течением времени.[5]

Планарный транзистор

Упрощенное сечение плоского нпн биполярный переходной транзистор

В планарный транзистор был разработан доктором Жан Хорни[6] в Fairchild Semiconductor в 1959 г. планарный процесс использовались для изготовления массовых монолитных транзисторов. интегральные схемы возможный.

Планарные транзисторы имеют кремнезем пассивация слой для защиты краев перехода от загрязнения, что делает возможной недорогую пластиковую упаковку без риска ухудшения характеристик транзистора со временем.

Первые планарные транзисторы имели скорость переключения намного ниже, чем сплавные транзисторы того времени, но поскольку они могли производиться серийно, а транзисторы с переходом из сплава не могли, они стоили намного дешевле, а характеристики планарных транзисторов улучшались очень быстро, быстро превосходя характеристики всех более ранних транзисторов и делая более ранние транзисторы устаревшими.

Рекомендации

  1. ^ Прототип диффузионного базового триода Bell Labs, Музей транзисторов, Фотогалерея исторических транзисторов.
  2. ^ Редактор С. Миллмана (1983) История инженерии и науки в системе колокола, том 4: Физические науки, Bell Labs ISBN  0-932764-03-7 п. 426
  3. ^ Лекюер, Кристоф; Брок, Дэвид С. (2010). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor. MIT Press. ISBN  9780262014243.CS1 maint: ref = harv (связь), п. 11.
  4. ^ Лекюер и Брок 2010, стр. 10–22
  5. ^ Риордан, Майкл (декабрь 2007 г.). «Решение из диоксида кремния: как физик Джин Хорни построил мост от транзистора к интегральной схеме». IEEE Spectrum. IEEE. Получено 28 ноября, 2012.
  6. ^ Fairchild 2N1613, Музей транзисторов, Фотогалерея исторических транзисторов.
  • F.M. Редактор Смитса (1985) История инженерии и науки в системе колокола, том 6: Электронные технологии, стр. 43–57, Bell Labs, ISBN  0-932764-07-X .